電動汽車智能充電樁的設計

王函

摘要：電動汽車在目前的市面上所占的份額越來越多，很多汽車企業也開始向電動汽車研發轉型。就目前的電動汽車具體利用分析來看，續航能力不足以及不能及時充電的問題嚴重的限制了電動汽車的發展，所以在未來的汽車發展中，要想實現電動汽車規模化的生產必須要對此問題進行有效解決。具備智能性的充電樁在解決電動汽車充電問題方面有比較顯著的作用，所以文章就電動汽車智能充電樁的設計與實現做具體的分析，旨在指導實踐。

關鍵詞：電動汽車;智能充電樁;設計

隨著社會的進步與發展，人們越來越重視生態文明建設和對自然資源的保護，眾所周知自然資源分為可再生資源與不可再生資源，而自從第二次工業革命卡爾·弗里特立奇·奔馳發明了第一輛汽車后，市面上的動力交通工具都以燃燒石化燃料為主，也就是文明平時所說的煤炭、石油等。但常規石化燃料屬于不可再生資源，環境污染大且消耗速度逐年增長。基于此背景，為了構建環境友好型社會，我國也開始了對于電動汽車領域的研究，節約自然資源、促進可持續發展。電動汽車值得開發和研究是有原因的，第一是零污染，因為電動汽車主要能源是電力，所以它的污染排放量幾乎為零;第二是零噪音，由于電機的運行聲音要比傳統內燃汽車的發動機小的多，因此在行駛過程中幾乎沒有太大聲響;第三是駕駛簡單，目前電動汽車就是一個檔位，前進的速度方面主要看駕駛者踩加速的力度而定，因此駕駛起來比較方便，也比較容易上手……這些都是電動汽車成為各國主要研究開發對象的原因，但凡事都有兩面性，電動車環保、便捷的同時也有很大的局限性，比如耗電快續航能力弱、無法隨時隨地充電等等，所以導致現在電動汽車還是無法替代傳統汽車地位，大范圍地投入市場。目前，在僅裝備蓄電池的純電動汽車中，蓄電池的作用是汽車驅動系統的唯一動力源，所以此時的弊端顯而易見，那就是當電壓較低時，就需要及時進行電能補給，否則汽車性能會受到很大影響。電動汽車現有的充電方式有：交流充電、直流充電、快速更換電池和非接觸充電等，因為電動汽車蓄電池比較笨重，快速更換電池不是十分便捷，所以外接式充電方式較受到大家的推崇。

一、電動汽車的充電方法和建設充電樁監控系統的必要性分析

電動汽車自目前的社會中得到了廣泛的利用，但是續航問題與充電問題一直困擾著電動汽車的發展。現階段，不少企業提出利用智能充電樁來解決續航問題，但是在具體推出充電樁之后發現充電樁的整體性管理成本較高，而且在使用中容易出現安全事故。出于對充電樁安全問題的考慮，也重視了充電樁運營管理成本問題，做智能充電樁的建設，并在智能充電樁設計的時候強化監控系統的構建，這樣，監控系統實現對充電樁本身和充電過程的監測與控制，這不僅為汽車充電提供了保證，對充電樁的管理提升也有積極的意義。簡言之，電動汽車充電方法和建設充電樁監控系統的必要性顯著。

二、電動汽車充電樁分類

（一）交流充電樁

交流充電樁在家用或小型電動汽車中使用廣泛，多應用于公共停車場、大型購物中心車庫、社區/家用充電樁中。輸入電壓為單相220V，頻率為50Hz±2Hz，電壓波動范圍為單相220V±15%。結構殼體采用堅固、抗老化、抗沖擊力強的材料，具備防電磁干擾能力強的功能，交流充電樁的元器件在額定負載長期且連續運行，需充分考慮散熱的要求。交流充電樁則首先由交流電網向電動汽車所配置的車載充電機供電，之后由車載充電機將交流電轉變為可供電動汽車車載電池所使用的直流電，完成車載電池的充電。交流充電樁功率較低、耗時長，可以在電動汽車閑置時充電，方便使用。

（二）直流充電樁

直流充電樁更適用于出租車、大巴、電動轎車、混合動力公交車等大型電動汽車的快速充電，一般功率較大，在建設過程中需注重對電網的保護，一般建設在大型電動汽車停車場。直流充電樁輸入電源為三相四線380VAC±15%，頻率為50Hz±5%。充電方式針對不同電池類型一般分為兩種，常規充電約5h，快速充電約1h。在充電過程中，需對電池狀態監控，可根據電池的溫度、電壓對充電電壓、電流進行自動調整，具備報警與保護功能。直流充電樁主要是通過地面提供電源，對電動汽車動力電池進行直接充電的方式，具有充電速度快的優點。

（三）交直流一體充電樁

交直流一體充電樁同時具備交流及直流充電功能，可以在白天業務量多時選擇直流快速充電，在夜晚業務少時選擇交流進行慢速充電。需具備為蓄電池系統安全、自動充滿電的功能，減少在充電過程中對電池的傷害。充電模式可以分為定時、定量和智能三種模式。為確保充電樁安全可靠運行，需設置漏電、短路、過流等保護功能。交直流一體充電樁更為智能化。

三、充電智能樁監控系統的功能設計

（一）硬件框架組成

智能充電樁的硬件框架對其架空系統的功能發揮有重要的影響，所以必須要實現硬件框架設計的完整性。就具體的分析來看，硬件系統的組成主要包括以下設備：中央主控板、IC讀卡器、檢測芯片、顯示電表、顯示屏、鍵盤以及通信模塊等。就系統的具體分析來看，其核心是主控板，其在充電過程啟、運行、實時監控以后關閉。從主控板的具體工作來看，其能夠通過多種的數據傳輸方式實現數據向后臺的傳輸。IC讀卡器以及檢測芯片的主要作用是進行用戶認證。至于其他的如顯示電表、顯示屏等設備，主要的作用是踐行監測結果的顯示。簡單來講，智能充電樁在實際監測的過程中，硬件系統發揮著重要的作用，所以對硬件系統的具體設備、設備的性能和參數等進行分析和討論，保證系統的完整性具有非常重要的價值。

（二）充電樁智能監控系統的軟件構成

智能充電樁的具體運行不僅要依靠硬件系統，更要依靠軟件的運行，所以在智能充電樁的具體設計中，對軟件系統做全面性分析和設計也十分的必要。從軟件系統的具體分析來看，其主要有三個系統：其一是用戶認證和識別系統，該系統的作用主要是進行用戶身份的識別，進而保證用戶在使用中的安全性。其二是運行監測系統。智能充電樁的充電行為是在身份認證之后自動完成的，整個過程如果沒有監督，很容易發生意外，所以在充電的整個過程中涉及了運行檢測系統，其會對充電的具體狀態等進行檢測，一旦發現存在問題，會立即啟動故障預警并停止充電行為。

四、結語

綜上所述，隨著電動汽車產業的良好發展，充電樁的需求量不斷增加，設計更加便捷、實用的智能化充電樁具有重要意義。

參考文獻：

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